2020版高中化学 第3章第4节 塑料 橡胶 纤维 第1课时 有机高分子化合物学案 鲁科版必修2

2020版高中化学 第3章第4节 塑料 橡胶 纤维 第1课时 有机高分子化合物学案 鲁科版必修2

第1课时　有机高分子化合物 一、有机高分子化合物 ‎1．概念 相对分子质量很大的有机物叫有机高分子化合物，简称高分子或聚合物。‎ ‎2．结构特点 ‎(1)有机高分子化合物通常由简单的结构单元重复连接而成，如CH2—CH2中的结构单元是—CH2—CH2—，n是结构单元重复的次数。‎ ‎(2)由于连接的方式不同，又可分为两种结构——线型(链状)和体型(网状)结构。‎ ‎①线型结构：高分子中的结构单元连接成长链。具有线型结构的高分子，可以带支链，也可以不带支链，如聚乙烯CH2—CH2、聚丙烯等。‎ ‎②体型结构：高分子链上如果有能起反应的原子或原子团，当这些原子或原子团发生反应时，高分子链之间将形成化学键，产生一定的交联形成网状结构，这就是高分子的体型结构，如酚醛塑料(俗称电木)等。‎ ‎3．有机高分子化合物的基本性质 ‎(1)溶解性：线型高分子化合物可溶解在适当的溶剂中，但溶解速率较慢，最后形成均匀的高分子溶液；体型高分子化合物不溶于任何溶剂，长期浸泡在溶剂中只能发生一定程度的溶胀。‎ ‎(2)热塑性和热固性：线型高分子化合物具有热塑性，在一定温度范围内可软化、熔化，冷却又可硬化。体型高分子化合物具有热固性，加工成型后受热不能熔化。‎ ‎(3)强度：有机高分子化合物材料通常都有较大或很大的强度。‎ ‎(4)电绝缘性：高分子化合物中的原子是以共价键结合的，一般不导电，是很好的绝缘材料。‎ 18‎ 例1　(2017·咸阳期末)下列关于高分子化合物的组成、结构、性质的说法错误的是(　　)‎ ‎①高分子化合物的相对分子质量都很大 ‎②纯净的淀粉属于纯净物 ‎③有机高分子的结构分为线型结构和体型结构 ‎④线型高分子具有热固性 ‎⑤高分子材料一般不易燃烧 A．④⑤ B．①③‎ C．②⑤ D．②④⑤‎ 答案　D 解析　淀粉是高分子化合物，属于混合物；线型高分子化合物的链与链之间未形成化学键，仅以分子间作用力相结合，故受热易熔化，具有热塑性；有机高分子化合物一般易燃烧。‎ 易错警示 高分子化合物一般是混合物。‎ 例2　某有机高分子化合物的部分结构如下：‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．聚合物的链节是 B．聚合物的分子式是C3H3Cl3‎ C．聚合物的单体是CHCl==CHCl D．若n为聚合度，则其相对分子质量为97n 答案　B 解析　聚合物的单体的分子式为C2H2Cl2，聚合物应为CHCl—CHCl，则其相对分子质量为97n。‎ 18‎ 例3　现在有两种高聚物A和B，A能溶于氯仿等有机溶剂，并能在加热到一定温度时熔融成黏稠状的液体，B不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．高聚物A可能具有弹性，而高聚物B一定没有弹性 B．高聚物A一定是线型高分子材料 C．高聚物A一定是体型高分子材料 D．高聚物B一定是体型高分子材料 答案　C 解析　由于线型高分子材料具有热塑性，加热时会变软、流动，能溶于适当的有机溶剂中，而体型高分子材料具有热固性，受热不会变软，只能被彻底裂解，且不溶于有机溶剂，只能有一定程度的溶胀，C项不正确。‎ 规律总结——线型高分子化合物与体型高分子化合物的区别 结构特点 线型结构 体型(网状)结构 基本性质 溶解性 有机溶剂 缓慢溶解 只溶胀，不溶解 水 不溶 不溶 性质 热塑性 热固性 电绝缘性 好 好 可燃性 一般易燃烧 一般不易燃烧 二、聚合反应 ‎1．加聚反应：由相对分子质量小的化合物生成相对分子质量很大的有机高分子化合物的反应叫聚合反应。由不饱和的小分子相互加成的聚合反应，叫加成聚合反应，简称加聚反应。‎ ‎2．聚合反应中的单体、链节和聚合度：‎ 单体 链节 聚合度 定义 能合成高分子化合物的小分子物质 高分子化合物中的重复结构单元 链节的重复次数 实例(聚乙烯)‎ CH2==CH2‎ ‎—CH2—CH2—‎ n ‎3.写出下列物质发生加聚反应的生成物：‎ ‎(1)氯乙烯的加聚：；‎ ‎(2)苯乙烯的加聚：‎ 18‎ ；‎ ‎(3)四氟乙烯的加聚：nCF2==CH2CF2—CF2。‎ 特别提示　‎ 写高聚物时要注意，原来的主链不一定是结构单元中的主链，如聚丙烯不能写成CH3CHCH2，应该是。‎ ‎(1)加聚反应的特点 ‎①反应物特征——含有不饱和键。‎ ‎②产物特征——高分子化合物与反应物具有相同的化学组成。‎ ‎③反应特征——没有小分子化合物生成。‎ ‎(2)加聚反应方程式的书写 ‎①在加聚反应中，不饱和的碳原子作为端点相互连接成长链，而饱和的碳原子作为支链。‎ ‎②含双键的化合物发生加聚反应时类似于乙烯的加聚反应，可理解为乙烯中的氢原子被其他原子或原子团代替后而发生加聚反应。‎ 例4　CH2==CH2与CH2==CHCH2CH3按1∶1(物质的量之比)聚合时生成高聚物，其结构简式可能是(　　)‎ A．‎ B．‎ C．CH2—CH2—CH==CH—CH2—CH2 D．CH2(CH2)4CH2 答案　B 解析　书写聚合产物的结构简式时，先将小分子中的双键打开变为—CH2—CH2—和，然后将其连接在一起即为一个结构单元，其结构简式为或。‎ 18‎ 规律总结——加聚反应的类型 ‎(1)单烯烃的加聚 规律：断开双键，键分两端，添上括号，n写后面。如丙烯的聚合：nCH3—CH==CH2。‎ ‎(2)二烯烃的加聚 规律：单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号，n写后面。‎ 如：nCH2==CH—CH==CH2 CH2—CH==CH—CH2。‎ ‎(3)几种单体间的共聚 规律：双键打开，中间相连，添上括号，n写后面。‎ 如：nCH2==CH2＋nCH2==CH—CH3 或。‎ 例5　丁苯橡胶的结构简式为 写出形成丁苯橡胶的各单体的结构简式：___________________、________________、____________________(可不填满，也可补充)。‎ 答案　CH2==CH—CH==CH2　‎ 解析　方法一：从结构单元的一端开始，利用弯箭头将键转移——箭尾处去掉一键，箭头处形成一键，可得单体。‎ 18‎ 方法二：二四分段法：选定聚合物的结构单元，从一侧开始分段，如果在结构单元的主链上遇到，可将4个C分为一段，其余则2个C为一段，从段的连接处断开，形成碳碳双键，可得单体。如：‎ 于是得到单体：CH2==CH—CH==CH2、。‎ 规律总结——加聚反应产物单体的判断 ‎(1)链节主链只有两个碳原子(无其他原子)，高聚物的单体为一种，将两个半键闭合即可。‎ 如，其单体是。‎ ‎(2)链节主链有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键，高聚物的单体为两种，在正中央画线断开，然后两个半键闭合即可。‎ 如的单体为CH3—CH==CH2和CH2==CH2。‎ ‎(3)链节主链中只有碳原子且存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是：“凡双键，四个碳；无双键，两个碳。”画线断开，然后将两个半键闭合，即单双键互换。‎ 如的单体是。‎ ‎1．下列物质：①甲烷　②乙醇　③乙酸　④油脂　⑤葡萄糖　⑥淀粉　⑦蛋白质　⑧聚乙烯，其中属于有机高分子化合物的是(　　)‎ A．⑥⑦⑧ B．①②③④⑤‎ 18‎ C．④⑥⑦⑧ D．全部 答案　A ‎2．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好，不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等优点。聚丙烯酸酯的结构简式可表示为，它由丙烯酸酯加聚得到。下列关于聚丙烯酸酯的说法不正确的是(　　)‎ A．属于高分子化合物 B．结构单元为—CH2—CH—‎ C．合成它的小分子为CH2==CH—COOR D．n为结构单元重复的次数 答案　B 解析　其单体为CH2==CH—COOR，结构单元为。‎ ‎3．国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯(CF2==CF2)与乙烯的共聚物，四氟乙烯(CF2==CF2)也可与六氟丙烯(CF3—CF==CF2)共聚成聚全氟乙丙烯。下列说法错误的是(　　)‎ ‎ A．ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式 B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应 C．聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为 ‎　CF2—CF2—CF2—CF2—CF2 D．四氟乙烯能发生加成反应 答案　C 解析　ETFE为四氟乙烯与乙烯的共聚物，结构简式为CH2—CH2—CF2—CF2 ，A正确；四氟乙烯(CF2==CF2)与六氟丙烯(CF2==CF—CF3)共聚生成的聚全氟乙丙烯应带有支链—CF3，B正确，C错误；四氟乙烯中含有碳碳双键，能发生加成反应，D正确。‎ ‎4．下列关于乙烯、聚乙烯的说法错误的是(　　)‎ A．等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧生成的CO2的量相等 B．乙烯生成聚乙烯的反应是乙烯分子互相加成的反应，一吨乙烯完全反应可生成一吨聚乙烯 C．聚乙烯可使溴水退色 D．聚乙烯没有固定的熔点 答案　C 18‎ 解析　乙烯通过加聚反应制得聚乙烯，此过程中无原子损失，即生成物的质量等于反应物的质量；聚乙烯的分子结构中不含双键，故不能使溴水退色；聚乙烯为混合物，没有固定的熔点；乙烯和聚乙烯的最简式相同，等质量的乙烯和聚乙烯中含碳量相同，则完全燃烧生成的CO2的量相等。‎ ‎5．异戊二烯()和苯乙烯()按物质的量比为1∶1发生加聚反应，该加聚产物的结构简式不可能为(　　)‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 答案　B 解析　‎ 或 或 18‎ 或 ‎6．聚苯乙烯的结构为，试回答下列问题：‎ ‎(1)聚苯乙烯重复出现的结构单元是______________，单体是______________。‎ ‎(2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52 000，则该高聚物的结构单元重复出现的次数是n＝__________。‎ ‎(3)已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物，试推测：________(“能”或“不能”)溶于CHCl3；具有________(填“热塑”或“热固”)性。‎ 答案　(1) 　　(2)500‎ ‎(3)能　热塑 解析　有机高分子化合物的性质与其结构有关，故由其结构可判断其溶解性和热塑性以及热固性。‎ 根据化学方程式：，可以确定聚苯乙烯的单体为。(2)高分子化合物的相对分子质量＝结构单元的相对分子质量×结构单元重复的次数，故n＝＝500。(3)线型高分子化合物能溶于有机溶剂，具有热塑性。‎ ‎7．下面是几种合成高聚物的单体：‎ A．CH2==CH2‎ B．CH2==CH—CH==CH2‎ 18‎ C．CH2—CH==CH2‎ D．CH2 ==CHCl E．CH3—CH ==CHCl 以下是各高聚物结构的一部分，据此判断它们的单体：(填字母)‎ ‎(1)…—CH2—CH2—CH2—CH2—…的单体是______。‎ ‎(2)的单体是__________。‎ ‎(3)的单体是______。‎ ‎(4)…—CH2—CH==CH—CH2—CH2—CH==CH—CH2—…的单体是________。‎ 答案　(1)A　(2)D　(3)C　(4)B 解析　若主链中碳原子间以单键相结合，则其链节含有两个碳原子的结构，将链节的两个半键闭合，即为高聚物的单体，…—CH2—CH2—CH2—CH2—…的单体是CH2===CH2，的单体是CH2==CHCl，的单体是CH3—CH==CH2。‎ 若主链中碳原子之间以单键及双键结合，并且每隔四个碳原子含有一个双键时，则链节中有四个碳原子。‎ ‎…—CH2—CH==CH—CH2—CH2—CH==CH—CH2—…，链节为—CH2—CH==CH—CH2—，将链节中的双键改为单键，将单键改为双键，然后去掉两端的半键，即为高聚物的单体。上述高聚物的单体是CH2==CH—CH==CH2。‎ ‎[对点训练]‎ 题组一　高分子化合物的结构与性质 ‎1．下列对乙烯和聚乙烯的描述不正确的是(　　)‎ A．乙烯是纯净物，聚乙烯是混合物 B．乙烯的性质与聚乙烯不同 C．常温下，乙烯是气体，聚乙烯是固体 D．等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后生成CO2和H2O的物质的量相等 答案　D 18‎ 解析　乙烯分子中含有，聚乙烯分子中没有，两者的性质不同；1 mol乙烯完全燃烧产生2 mol CO2，而1 mol聚乙烯完全燃烧产生2n mol CO2。‎ ‎2．下列关于聚乙烯和电木的说法不正确的是(　　)‎ A．都是纯净物 B．聚乙烯具有热塑性，而电木具有热固性 C．分子中原子间以共价键结合 D．电木不导电，聚乙烯的单体是乙烯 答案　A 解析　聚乙烯是乙烯在一定条件下通过加聚反应得到的高分子化合物，具有热塑性；电木(即酚醛塑料)具有良好的绝缘性，受热不会变软，具有热固性；它们都是高分子化合物，属于混合物，A错误。‎ ‎3．下列关于高分子化合物的说法不正确的是 (　　)‎ A．合成高分子化合物的小分子就是高分子的链节 B．加聚反应的产物只有高分子 C．聚乙烯具有热塑性 D．1 mol 水解后能与n mol NaOH反应 答案　A 解析　1 mol 含有n mol的酯基，完全水解需n mol NaOH。‎ ‎4．下列对聚丙烯的描述错误的是(　　)‎ A．聚丙烯的分子长链是由C—C键连接而成的 B．聚丙烯的分子长链上有支链 C．聚丙烯每个链节主链上有2个碳原子 D．聚丙烯能使溴水退色 答案　D 解析　聚丙烯是由丙烯通过加聚反应形成的高分子化合物，其链节为，聚丙烯中不含碳碳双键，不能使溴水退色。‎ ‎5．下列说法正确的是(　　)‎ A．棉花、蚕丝、植物油都属于天然高分子化合物 18‎ B．体型高分子材料制品损坏后可进行热修补 C．高分子材料均无固定的熔点 D．聚氯乙烯的结构简式为CH2—CH—Cl 答案　C 解析　植物油不是高分子化合物，体型高分子材料没有可塑性，而具有热固性，不能热修补，高分子材料为混合物，没有固定的熔点，聚氯乙烯的结构简式为。 ‎ 题组二　加聚反应的判断 ‎6．下列关于由乙烯制取聚乙烯反应的描述中，正确的是(　　)‎ A．该反应的产物能和溴水发生加成反应 B．该反应不属于加成反应，只属于聚合反应 C．该反应既是加成反应，又是聚合反应 D．该反应的生成物和反应物的化学组成不同 答案　C 解析　生成的聚乙烯中没有双键，不能再和溴水发生加成反应，A项错误；加聚反应是加成反应中的一种特殊情况，属于加成反应，B项错误、C项正确；化学反应过程中，生成物和反应物的化学组成相同，D项错误。‎ ‎7．下列物质不能发生加聚反应的是(　　)‎ A．CH2==CH2‎ B．CH2==CH—CH3‎ C．CH2==CH—CH2OH D．CH3CH2—OH 答案　D 解析　分子中含或—C≡C—等不饱和键时才能发生加聚反应。‎ ‎8．下列合成高分子化合物的反应中，属于加聚反应的是(　　)‎ A．‎ B．―→＋nH2O C．nCH2==CHCl―→‎ 18‎ D．nHOOCCOOH＋nHO—CH2CH2—OH―→＋2nH2O 答案　C 解析　根据加聚反应的特点，产物除高分子外无小分子，且高分子化合物与反应物具有相同的组成，则C项正确。‎ 题组三　加聚反应产物单体的判断 ‎9．结构简式为的高聚物的单体是(　　)‎ A．CH2==CH2和CH3—CH2—CH3‎ B．‎ C．CH3CH==CH2和CH2==CH2‎ D．‎ 答案　C 解析　将断键对折，根据单键变双键，双键变单键可得单体为CH3CH==CH2、CH2==CH2。‎ ‎10．某合成高聚物的结构片段为：‎ 合成该高聚物的单体是(　　)‎ ‎①CH3CH==CHCH3　②CH2==CHCH2CH3‎ ‎③CH2==CHCH3　④CH3CH==CHCN A．①③ B．①④ C．②③ D．②④‎ 答案　B 解析　先判断链节，再根据链节确定单体为CH3CH==CHCH3，CH3CH==CHCN。‎ ‎11．现有两种烯烃CH2==CH—CH3和，它们的混合物在一定条件下发生加聚反应，其产物中可能有(　　)‎ ‎①‎ 18‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ A．全部 B．①②③⑤‎ C．①②③④ D．③⑤⑥‎ 答案　B 解析　两种不同的烯烃混合发生加聚反应时有如下几种情况：(1)自身发生加聚反应，产物有和，①②符合；(2)不同烯烃之间发生共聚，产物有和，③⑤符合。‎ ‎12．(2017·石河子期末)新型弹性材料“丁苯吡橡胶”的结构简式如图所示。其单体可能是下列6种中的几种，其中正确的组合是(　　)‎ ‎①‎ ‎②CH2==CH—CH==CH2‎ ‎③‎ 18‎ ‎④CH3CH==CHCH3‎ ‎⑤‎ ‎⑥CH2==CH—N==CH2‎ A．②③⑥ B．②③⑤‎ C．①②⑥ D．②④⑥‎ 答案　B 解析　以聚合物主链的碳碳双键为中心的四个C原子断开，单键变双键，双键变单键；其他无碳碳双键的，则每两个C原子断开，两个C原子之间单键变双键即可。得到相应的单体是CH2==CH—CH==CH2、、。因此正确组合是②③⑤，选项B正确。‎ ‎[综合强化]‎ ‎13．人造羊毛在许多方面比天然羊毛更优良，其结构为 则合成它的单体有_________________________。‎ 答案　CH2==CH—CN、CH2==CH—COOCH3、‎ 解析　按单、双键互换推断如下：‎ 可得合成该有机物的单体有：‎ CH2==CH—CN、CH2==CH—COOCH3、‎ ‎14．合成有机玻璃的化学方程式如下：‎ ‎(1)该反应的类型为________反应，其中单体是______________。‎ 18‎ ‎(2)有机玻璃的结构单元是________，n值叫________。‎ ‎(3)关于有机玻璃及其单体叙述正确的是________(填字母)。‎ a．二者分子内都含有，均能使溴水、KMnO4(H＋)溶液退色 b．有机玻璃是线型高分子化合物 c．从结构上分析，二者都含有，故二者在一定条件下可水解 d．有机玻璃属纯净物 答案　(1)加聚　‎ ‎(2) 　聚合度　(3)bc 解析　(3)有机玻璃高分子化合物中不含，而其单体中含；从有机玻璃结构上看为碳链的线型结构，属于线型高分子化合物；高分子化合物及其单体都含，故在一定条件下，二者可发生水解反应。所得高聚物因n值不确定，所以为混合物。‎ ‎15．A是石油裂解产物之一，是衡量一个国家石油工业发展水平的重要标志。‎ ‎(1)写出A、B、C、D的结构简式：‎ A____________________，B____________________，‎ C____________________，D_____________________。‎ ‎(2)写出②④⑤三步反应的化学方程式，并注明反应类型：‎ ‎②___________________，反应类型____________；‎ ‎④___________________，反应类型____________；‎ ‎⑤___________________，反应类型____________。‎ 答案　(1)CH2==CH2　CH3CH3　CH3CH2Cl　CH3CH2OH ‎(2)②CH2==CH2＋HCl―→CH3CH2Cl　加成反应 ‎④nCH2==CH2 CH2—CH2　加聚反应 18‎ ‎⑤CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl　取代反应 解析　由题意知，A为CH2===CH2，则B为CH3CH3，C为CH3CH2Cl，D为CH3CH2OH，E为CH2—CH2。‎ ‎16．感光性高分子又称为“光敏性高分子”，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料，其结构简式为。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)该物质的单体是__________。‎ ‎(2)在一定条件下，该高聚物可发生的反应有__________(填序号)。‎ ‎①加成反应　②氧化反应　③取代反应　④酯化反应 ‎(3)该高聚物在催化剂的作用下，水解后得到相对分子质量较小的产物为A，则：‎ ‎①A的分子式是______________。‎ ‎②A在一定条件下与乙醇反应的化学方程式是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③A的同分异构体有多种，其中含有苯环、和，且苯环上有两个对位取代基的结构简式是 ‎__________________、__________________。‎ 答案　(1) ‎ ‎(2)①②③　(3)①C9H8O2‎ ‎② ==CH—COOH＋C2H5OH==CH—COOC2H5＋H2O ‎③‎ 解析　(2)因高聚物中含和，故可发生加成反应、氧化反应、取代反应。‎ 18‎ ‎(3)高聚物在催化剂作用下水解反应得小分子，其分子式为C9H8O2；A与乙醇酯化反应的方程式为==CH—COOH＋C2H5OH==CHCOOC2H5＋H2O；与A互为同分异构体且含有苯环、、，对位取代的物质有：‎ 18‎